JP6635490B1 - 多段培養容器の昇降式旋回装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全キャビネット内で多段培養容器を回転させて培養液の注入を容易にすると共に、培養液が注入された多段培養容器を安全キャビネットから出し入れする際に作業者の負担を軽減することを目的とする。【解決手段】安全キャビネット内で多段培養容器を縦方向及び横方向に回動させて注入された培養液を各培養容器に均等に分配するための昇降式旋回装置であって、前記多段培養容器を収容するバスケットと、前記バスケットを縦回転機構により縦方向に回動可能に支持する支持枠と、前記支持枠ごと前記バスケットを横方向に回動可能な横回転機構と、前記横回転機構ごと前記バスケットを上下方向にスライド移動させる昇降機構と、を有する、ことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、多段培養容器に培地を均一に注入するための昇降式旋回装置に関する。
細菌やウイルスなどの微生物を扱う研究や実験では、有害な微生物（病原体）の漏洩や感染などを封じ込めるために、エアフィルタを設けた安全キャビネット等の設備が用いられる。安全キャビネットでは、例えば、微生物や細胞などを培養するために、シャーレやフラスコ等の培養容器に培地を作る。そして、培養容器をインキュベータ（恒温器）などに移して保管し培養する。
なお、複数の培養容器を重ねた多段培養容器を使用すると、一度に大量の培地を作ることができる。多段培養容器は、所定の手順で全体を回転させることで、各培養容器に培地が均一に注入される。特許文献１及び２に記載されているように、多数の培養室に一括して培養液を均一に注入して運搬する考案も開示されている。
しかしながら、培養液を各培養容器に注入するために安全キャビネット内で多段培養容器を作業者の手で回転させるには空間的に狭すぎる。また、多段培養容器は、段数が多くなるとかなり重くなり、作業者が持ち上げて安全キャビネットから出し入れするには、作業者にとって身体的な負担が大きい。
安全キャビネットの内部には、殺菌・消毒のために紫外線の照射や過酸化水素水溶液の噴霧などが定期的に行われており、オイルミストの発生や電気機器による温度上昇も懸念されている。安全キャビネットの内部床面にも荷重制限があり、多段培養容器を自動的に回動させる装置の製作も困難な状況である。
そこで、本発明は、安全キャビネット内で多段培養容器を回転させて培養液の注入を容易にすると共に、培養液が注入された多段培養容器を安全キャビネットから出し入れする際に作業者の負担を軽減することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、安全キャビネット内で多段培養容器を縦方向及び横方向に回動させて注入された培養液を各培養容器に均等に分配するための昇降式旋回装置であって、前記多段培養容器を収容するバスケットと、前記バスケットを縦回転機構により縦方向に回動可能に支持する支持枠と、前記支持枠ごと前記バスケットを横方向に回動可能な横回転機構と、前記横回転機構ごと前記バスケットを上下方向にスライド移動させる昇降機構と、を有し、前記昇降機構は、前記多段培養容器を水平状態で前記バスケットに着脱するときに前記バスケットの底板の高さが前記安全キャビネットの開口部下端と合うように下降させ、かつ前記培養液を注入又は抽出するときに前記多段培養容器の回動が確保されるように前記バスケットを上昇させる、ことを特徴とする。
また、前記昇降式旋回装置において、前記昇降機構は、コンストンバネ及び動滑車を組み合わせて前記バスケットの自重のバランスを取り、ラッチで前記バスケットを任意の高さで支持する、ことを特徴とする。
また、前記昇降式旋回装置において、前記バスケットは、収容した前記多段培養容器を押さえるための押さえ枠を有し、前記押さえ枠は、前記縦回転機構のロックを解除したときに前記バスケットを縦方向に回動させるためのハンドルを有する、ことを特徴とする。
また、前記昇降式旋回装置において、前記支持枠は、前記横回転機構のロックを解除したときに前記バスケットを横方向に回転させ、又は前記バスケットを揺動させるためのハンドルを有する、ことを特徴とする。
また、前記昇降式旋回装置において、前記横回転機構は、前記縦回転機構で垂直状態にした前記多段培養容器を、各培養容器の連通孔に前記培養液が届かない角度へ回動させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、作業者が安全キャビネット内で多段培養容器を回転させて各培養容器に培養液を注入するのが容易となり、さらに培養液が注入された多段培養容器を安全キャビネットから出し入れする際の負担が軽減される。
安全キャビネット内の空間や開口部のサイズは限られていても、安全キャビネットの開口部を通すことができれば、そのまま昇降式旋回装置に多段培養容器を着脱することができる。さらに、多段培養容器を支持する高さを変動可能とすることで、培養液の注入又は抽出のために多段培養容器を回動させることもできる。
また、多段培養容器を作業者の手動で回動させることにより、電気の使用が抑制される環境でも使用することができる。さらに、自動化装置などを導入せず、枠体なども軽量化することにより、荷重負担を掛けずに安全キャビネット内に設置することができる。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
まず、本発明である多段培養容器の昇降式旋回装置の構造について説明する。図１は、多段培養容器および昇降式旋回装置を収容する安全キャビネットの内部を示す概観図である。図２は、昇降式旋回装置の斜視図である。図３は、昇降式旋回装置の正面図である。図４は、昇降式旋回装置の平面図である。図５は、昇降式旋回装置の側面図である。図６は、昇降式旋回装置の支持枠を取り外した状態を示す斜視図である。図７は、昇降式旋回装置に収容する多段培養容器を示す斜視図である。
図１に示すように、安全キャビネット１００は、バイオハザードを封じ込めるための実験設備であって、有害微生物などを扱う際に排気を滅菌するドラフトチャンバーである。細胞や微生物を培養する際に、多段培養容器３００へ培養液の注入、又は多段培養容器３００から培養液の抽出を、安全キャビネット１００内で行う。
安全キャビネット１００内に形成された作業室１１０には、予め昇降式旋回装置２００を設置しておく。昇降式旋回装置２００に多段培養容器３００をセットするときは、安全キャビネット１００の外部から作業室１１０に通じる開口部１３０を塞ぐシャッター１２０を開いて、開口部１３０から多段培養容器３００を水平に入れる。
多段培養容器３００に培養液を注入したら、水平状態にした多段培養容器３００を安全キャビネット１００から取り出してインキュベータに移す。インキュベータで培養した後、安全キャビネット１００に水平状態の多段培養容器３００を入れてから、多段培養容器３００の培養液を抽出する。
多段培養容器３００は、複数（例えば、１０段）の培養容器を重ねたもので、注入した培養液を各培養容器に均等に分配することで、一度に多くの培地が生成される。多段培養容器３００は、安全キャビネット１００の開口部１３０を通過可能な高さ（例えば、２００〜２２０ｍｍ）以下であれば良い。
多段培養容器３００を安全キャビネット１００の開口部１３０下端を擦るように水平に出し入れするときに、作業者が多段培養容器３００を安全キャビネット１００内で持ち上げ又は下げることなく、多段培養容器３００が昇降式旋回装置２００に着脱されることが好ましい。
図２〜５に示すように、昇降式旋回装置２００は、安全キャビネット１００内で多段培養容器３００を縦方向及び横方向に回動させて、多段培養容器３００に注入された培養液を各培養容器に均等に分配するための装置である。なお、クリーンルーム等で使用する場合は、鏡面仕上げステンレス製にすると良い。
昇降式旋回装置２００は、多段培養容器３００を収容するバスケット２５０、バスケット２５０を縦回転機構２４０ａにより縦方向に回動可能に支持する支持枠２４０、支持枠２４０ごとバスケット２５０を横方向に回動可能な横回転機構２３０、横回転機構２３０ごとバスケット２５０を上下方向にスライド移動させる昇降機構２２０、及びそれらを搭載するための架台２１０等を有する。
架台２１０は、内部に多段培養容器３００を収容するための前面側及び上面側が空いた箱状の枠体であり、後面側に垂直に立てた支柱２１０ａ、左側面側及び右側面側に設けた側枠２１０ｂ、側枠２１０ｂの下端に沿って及び左側枠２１０ｂから右側枠２１０ｂを渡すように下面側に配した底枠２１０ｃ、底枠２１０ｃの四隅に設けられ各々の高さを調節するためのアジャスタ２１０ｄ、底枠２１０ｃに取り付けた運搬用の取っ手２１０ｅ等を備える。なお、支柱２１０ａの下端と底枠２１０を繋げ、支柱２１０から左右に枠を延ばして側枠２１０に繋げても良い。
昇降機構２２０は、側枠２１０ｂに設けられ、昇降枠２２０ａを上昇又は下降させる。昇降枠２２０ａは、支柱２１０の内壁に接するように後面側を左端から右端まで配し、さらに側枠２１０ｂの内壁に沿って後端から前端まで連設したコ字状の枠体である。図６に示すように、昇降機構２２０は、側枠２１０ｂの外壁側においてコンストンバネ及び動滑車を組み合わせた省力化した構成でバスケット２５０の自重のバランスを取りながら昇降可能、かつラッチ２２０ｂによりバスケット２５０を任意の高さで支持可能に、昇降枠２２０ａに連結される。
横回転機構２３０は、支柱２１０の内壁に接するように後面側の昇降枠２２０ａに設けられる。図６に示すように、横回転機構２３０には、前方に突出した回転軸２３０ａを中心に横回転可能、かつ昇降枠２２０ａの前端に設けたストッパー２３０ｂで回転をロック可能に、支持枠２４０が連結される。
支持枠２４０は、バスケット２５０の左側から後側を経て右側まで、バスケット２５０をアームで挟持するように設けたコ字状の枠体である。左側又は右側のアームには縦回転機構２４０ａが設けられ、回転軸２４０ｂを中心に縦回転可能、かつ支持枠２４０の前端に設けたストッパー２４０ｃで回転をロック可能に、バスケット２５０が取り付けられる。また、左側及び右側のアームには、それぞれ作業者が把持可能なハンドル２４０ｄが設けられる。
バスケット２５０は、後面側の背板２５０ａ、左側面側及び右側面側の側板２５０ｂ、及び下面側の底板２５０ｃからなる箱状の容器であり、空いた前面側及び上面側から多段培養容器３００を収容する。背板２５０の上端に蝶番２６０ｂにより回動可能に連設されたＬ字状の押さえ枠２６０により、多段培養容器３００の前面側及び上面側を覆い、底板２５０ｃに対して留金２６０で固定する。また、押さえ枠２６０には、作業者が把持可能なハンドル２６０ｃが設けられる。
図７に示すように、多段培養容器３００は、水平に置いたとき上面の右端又は左端にポート３２０を有する。ポート３２０は、培養液や空気の出入口であり、蓋で塞がれる。ポート３２０の位置においては、最上段の培養容器３１０から最下段の培養容器３１０まで繋がる連通孔３１０ａが形成される。培養容器３１０は、それぞれ仕切られた容器であるが、連通孔３１０ａから各培養容器３１０に通じるスリット３１０ｂが空いており、培養液がスリット３１０ｂを介して流入又は流出する。なお、ポート３２０のうち、前側を液体用、後側を気体用と、用途を分けても良い。
スリット３１０ｂは、培養容器３１０の上部に空けられる。図７（ｂ）に示すように、多段培養容器３００を垂直に立てたときは、培養液がスリット３１０ｂを通過するが、図７（ａ）に示すように、多段培養容器３００を水平に置いたときは、スリット３１０ｂの高さまでは培養液が通過しなくなる。
次に、本発明である多段培養容器の昇降式旋回装置の動作について説明する。図８は、昇降式旋回装置の注入動作（セット）の手順を示す図である。図９は、昇降式旋回装置の注入動作（供給）の手順を示す図である。図１０は、昇降式旋回装置の注入動作（分配）の手順を示す図である。図１１は、昇降式旋回装置の注入動作（取出し）の手順を示す図である。
まず、図８（ａ）に示すように、昇降式旋回装置２００のバスケット２５０の底板２５０ｃと、安全キャビネット１００の開口部１３０の下端とが、一直線上の高さに合うように、昇降機構２２０でバスケット２５０を下降させる。バスケット２５０の押さえ枠２６０を回動させて開き、多段培養容器３００をバスケット２５０の中に載置する。押さえ枠２６０を閉じて留金２６０ａで開かないように固定する。
なお、多段培養容器３００は、水平にした状態で前側から後側へスライドさせるようにバスケット２５０に収容すれば良い。また、多段培養容器３００のポート３２０は、右側にした状態で載置し、前側のポート３２０において培養液の注入及び抽出を行うものとする。
図８（ｂ）に示すように、ラッチ２２０ｂを摘まんで昇降機構２２０のロックを解除し、そのまま支持枠２４０を可動させ、多段培養容器３００が載置されたバスケット２５０を任意の高さへ上昇させる。バスケット２５０を回動させるのに必要な高さを確保したら、ラッチ２２０ｂを放して昇降機構２２０をロックし、支持枠２４０の位置を固定する。
図９（ａ）に示すように、ストッパー２４０ｃを手前に倒して縦回転機構２４０ａのロックを解除し、押さえ枠２６０のハンドル２６０ｃを掴んでバスケット２５０を手前側に９０°回動させる。多段培養容器３００が水平状態から垂直状態になったら、ストッパー２４０ｃを元に戻して縦回転機構２４０ａをロックする。
図９（ｂ）に示すように、多段培養容器３００の下側（前側）のポート３２０から培養液３３０を注入する。なお、ポート３２０にチュービングラインを接続して培養液３３０を注入しても良い。培養液３３０は、連通孔３１０ａからスリット３１０ｂを介して、各培養容器３１０に同じ高さで流入する。
図１０（ａ）に示すように、ストッパー２３０ｂを横に倒して横回転機構２３０のロックを解除し、支持枠２４０のハンドル２４０ｄを掴んでバスケット２５０を反時計回りに約２０°回動させる。多段培養容器３００の左下側を下げて、培養液３３０が連通孔３１０ａよりも下の位置に来るようにする。
各培養容器３１０の連通孔３１０ａに培養液３３０が届かない角度へ回動させることで、培養液３３０が各培養容器３１０で仕切られて均等に分配される。ストッパー２３０ｂを元に戻して横回転機構２３０をロックし、ポート３２０からチュービングラインも外しておく。
図１０（ｂ）に示すように、ストッパー２４０ｃを手前に倒して縦回転機構２４０ａのロックを解除し、押さえ枠２６０のハンドル２６０ｃを掴んでバスケット２５０を奥側に９０°回動させる。培養液３３０は、各培養容器３１０の奥側（左下側）に溜まる。ストッパー２４０ｃを元に戻して縦回転機構２４０ａをロックする。
図１１（ａ）に示すように、ストッパー２３０ｂを横に倒して横回転機構２３０のロックを解除し、支持枠２４０のハンドル２４０ｄを掴んでバスケット２５０を時計回りに約２０°回動させる。多段培養容器３００が水平状態になったら、ストッパー２３０ｂを元に戻して横回転機構２３０をロックする。各培養容器３１０に分配された培養液３３０は並行化され同じ深さとなるが、スリット３１０ｂの位置よりも低ければ各培養容器３１０から漏れることはない。
なお、各培養容器３１０内の培養液３３０の分布にムラがある場合には、それを均すために、支持枠２４０のハンドル２４０ｄ等を利用して、バスケット２５０を揺動させても良い。
図１１（ｂ）に示すように、ラッチ２２０ｂを摘まんで昇降機構２２０のロックを解除し、そのまま支持枠２４０を下降させる。バスケット２５０の底板２５０ｃと、安全キャビネット１００の開口部１３０の下端の高さが合ったら、ラッチ２２０ｂを放して昇降機構２２０をロックする。バスケット２５０の押さえ枠２６０を回動させて開き、培養液３３０の入った多段培養容器３００を、水平状態を維持したままバスケット２５０から取り出す。
図１２は、昇降式旋回装置の抽出動作の手順を示す図である。インキュベータで培養された培養液３３０を多段培養容器３００から、ビーカー３４０などの容器に抽出する。
図１２（ａ）に示すように、多段培養容器３００を昇降式旋回装置２００へ水平状態でセットし、バスケット２５０を上昇させてから、手前側に９０°回動させ、時計回りに約２０°回動させる。培養液３３０は、各培養容器３１０の出入口側（右下側）に移動し、スリット３１０ｂから連通孔３１０ａに流出する。
図１２（ｂ）に示すように、ポート３２０を開けて培養液３３０を排出し、ビーカー３４０等の容器に移し替えれば良い。なお、多段培養容器３００を約２０°傾斜させることで、培養液３３０の泡の発生が抑制される。
本発明によれば、作業者が安全キャビネット内で多段培養容器を回転させて各培養容器に培養液を注入するのが容易となり、さらに培養液が注入された多段培養容器を安全キャビネットから出し入れする際の負担が軽減される。
安全キャビネット内の空間や開口部のサイズは限られていても、安全キャビネットの開口部を通すことができれば、そのまま昇降式旋回装置に多段培養容器を着脱することができる。さらに、多段培養容器を支持する高さを変動可能とすることで、培養液の注入又は抽出のために多段培養容器を回動させることもできる。
また、多段培養容器を作業者の手動で回動させることにより、電気の使用が抑制される環境でも使用することができる。さらに、自動化装置などを導入せず、枠体なども軽量化することにより、荷重負担を掛けずに安全キャビネット内に設置することができる。
以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、手動操作にすることで電気を使用しないで済むが、作業環境によっては、バスケットの縦方向及び横方向の回動を自動化させて、各培養容器への培養液の分配、及び各培養容器から培養液の収集を一気に行うようにしても良い。
１００：安全キャビネット
１１０：作業室
１２０：シャッター
１３０：開口部
２００：昇降式旋回装置
２１０：架台
２１０ａ：支柱
２１０ｂ：側枠
２１０ｃ：底枠
２１０ｄ：アジャスタ
２１０ｅ：取っ手
２２０：昇降機構
２２０ａ：昇降枠
２２０ｂ：ラッチ
２３０：横回転機構
２３０ａ：回転軸
２３０ｂ：ストッパー
２４０：支持枠
２４０ａ：縦回転機構
２４０ｂ：回転軸
２４０ｃ：ストッパー
２４０ｄ：ハンドル
２５０：バスケット
２５０ａ：背板
２５０ｂ：側板
２５０ｃ：底板
２６０：押さえ枠
２６０ａ：留金
２６０ｂ：蝶番
２６０ｃ：ハンドル
３００：多段培養容器
３１０：培養容器
３１０ａ：連通孔
３１０ｂ：スリット
３２０：ポート
３３０：培養液
３４０：ビーカー
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３１０ａ：連通孔
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Claims (5)
- 安全キャビネット内で多段培養容器を縦方向及び横方向に回動させて注入された培養液を各培養容器に均等に分配するための昇降式旋回装置であって、
前記多段培養容器を収容するバスケットと、
前記バスケットを縦回転機構により縦方向に回動可能に支持する支持枠と、
前記支持枠ごと前記バスケットを横方向に回動可能な横回転機構と、
前記横回転機構ごと前記バスケットを上下方向にスライド移動させる昇降機構と、を有し、
前記昇降機構は、前記多段培養容器を水平状態で前記バスケットに着脱するときに前記バスケットの底板の高さが前記安全キャビネットの開口部下端と合うように下降させ、かつ前記培養液を注入又は抽出するときに前記多段培養容器の回動が確保されるように前記バスケットを上昇させる、
ことを特徴とする多段培養容器の昇降式旋回装置。 - 前記昇降機構は、コンストンバネ及び動滑車を組み合わせて前記バスケットの自重のバランスを取り、ラッチで前記バスケットを任意の高さで支持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の多段培養容器の昇降式旋回装置。 - 前記バスケットは、収容した前記多段培養容器を押さえるための押さえ枠を有し、
前記押さえ枠は、前記縦回転機構のロックを解除したときに前記バスケットを縦方向に回動させるためのハンドルを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多段培養容器の昇降式旋回装置。 - 前記支持枠は、前記横回転機構のロックを解除したときに前記バスケットを横方向に回転させ、又は前記バスケットを揺動させるためのハンドルを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の多段培養容器の昇降式旋回装置。 - 前記横回転機構は、前記縦回転機構で垂直状態にした前記多段培養容器を、各培養容器の連通孔に前記培養液が届かない角度へ回動させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載の多段培養容器の昇降式旋回装置。
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2019
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